package com.leetcode.algorithm.topic;

import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Set;

/**
 * 队列相关算法题解
 * (TODO)200. 岛屿的个数
 * (done)752. 打开转盘锁
 * (TODO)279. 完全平方数
 * @author: jie.deng
 * @time: 2019年4月9日 下午11:52:50
 */
public class QueueSolution {
    
    /**
     * 200. 岛屿的个数
     * 
     * 给定一个由 '1'（陆地）和 '0'（水）组成的的二维网格，计算岛屿的数量。一个岛被水包围，并且它是通过水平方向或垂直方向上相邻的陆地连接而成的。你可以假设网格的四个边均被水包围。
     * 
     * 示例 1:
     * 
     * 输入:
     * 11110
     * 11010
     * 11000
     * 00000
     * 
     * 输出: 1
     * 示例 2:
     * 
     * 输入:
     * 11000
     * 11000
     * 00100
     * 00011
     * 
     * 输出: 3
     * @param grid
     * @return
     */
    public int numIslands(char[][] grid) {
        return 0;
    }
    
    /**
     * 752. 打开转盘锁
     * 
     * 你有一个带有四个圆形拨轮的转盘锁。每个拨轮都有10个数字： '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' 。每个拨轮可以自由旋转：例如把 '9' 变为  '0'，'0' 变为 '9' 。每次旋转都只能旋转一个拨轮的一位数字。
     * 
     * 锁的初始数字为 '0000' ，一个代表四个拨轮的数字的字符串。
     * 
     * 列表 deadends 包含了一组死亡数字，一旦拨轮的数字和列表里的任何一个元素相同，这个锁将会被永久锁定，无法再被旋转。
     * 
     * 字符串 target 代表可以解锁的数字，你需要给出最小的旋转次数，如果无论如何不能解锁，返回 -1。
     * 
     *  
     * 
     * 示例 1:
     * 
     * 输入：deadends = ["0201","0101","0102","1212","2002"], target = "0202"
     * 输出：6
     * 解释：
     * 可能的移动序列为 "0000" -> "1000" -> "1100" -> "1200" -> "1201" -> "1202" -> "0202"。
     * 注意 "0000" -> "0001" -> "0002" -> "0102" -> "0202" 这样的序列是不能解锁的，
     * 因为当拨动到 "0102" 时这个锁就会被锁定。
     * 示例 2:
     * 
     * 输入: deadends = ["8888"], target = "0009"
     * 输出：1
     * 解释：
     * 把最后一位反向旋转一次即可 "0000" -> "0009"。
     * 示例 3:
     * 
     * 输入: deadends = ["8887","8889","8878","8898","8788","8988","7888","9888"], target = "8888"
     * 输出：-1
     * 解释：
     * 无法旋转到目标数字且不被锁定。
     * 示例 4:
     * 
     * 输入: deadends = ["0000"], target = "8888"
     * 输出：-1
     *  
     * 
     * 提示：
     * 
     * 死亡列表 deadends 的长度范围为 [1, 500]。
     * 目标数字 target 不会在 deadends 之中。
     * 每个 deadends 和 target 中的字符串的数字会在 10,000 个可能的情况 '0000' 到 '9999' 中产生。
     * @param deadends
     * @param target
     * @return
     */
    public int openLock(String[] deadends, String target) {
        if (target.equals("0000")) {
            return 0;
        }

        Set<String> deadendSet = new HashSet<String>(deadends.length);
        for (int i = 0; i < deadends.length; i++) {
            if ("0000".equals(deadends[i])) {
                return -1;
            }
            deadendSet.add(deadends[i]);
        }

        // 判断 deadendSet 是否包含 target 的所有邻居，如果包含则返回-1
        int neighbourCnt = 0;
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            char ch = target.charAt(i);
            StringBuilder sbStr = new StringBuilder(target);
            sbStr.setCharAt(i, ch == '9' ? '0' : (char) (ch + 1));
            String str = sbStr.toString();
            if (deadendSet.contains(str)) {
                neighbourCnt++;
            }

            sbStr.setCharAt(i, ch == '0' ? '9' : (char) (ch - 1));
            str = sbStr.toString();
            if (deadendSet.contains(str)) {
                neighbourCnt++;
            }
        }
        if (neighbourCnt == 8) {
            return -1;
        }

        Set<String> visitedSet = new HashSet<String>(10000);
        Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
        int level = 1;
        queue.offer("0000");
        visitedSet.add("0000");
        int levelSize = 1;
        while (!queue.isEmpty()) {
            for (int j = 0; j < levelSize; j++) {
                String curStr = queue.poll();

                // 将str的邻居加入queue
                for (int i = 0; i < 4; i++) {
                    char ch = curStr.charAt(i);
                    StringBuilder sbStr = new StringBuilder(curStr);
                    sbStr.setCharAt(i, ch == '9' ? '0' : (char) (ch + 1));
                    String str = sbStr.toString();
                    if (!deadendSet.contains(str) && !visitedSet.contains(str)) {
                        if (target.equals(str)) {
                            return level;
                        }
                        visitedSet.add(str);
                        queue.add(str);
                    }

                    sbStr.setCharAt(i, ch == '0' ? '9' : (char) (ch - 1));
                    str = sbStr.toString();
                    if (!deadendSet.contains(str) && !visitedSet.contains(str)) {
                        if (target.equals(str)) {
                            return level;
                        }
                        visitedSet.add(str);
                        queue.add(str);
                    }
                }
            }
            level++;
            levelSize = queue.size();
        }
        return -1;
    }
    
    /**
     * 279. 完全平方数
     * 
     * 给定正整数 n，找到若干个完全平方数（比如 1, 4, 9, 16, ...）使得它们的和等于 n。你需要让组成和的完全平方数的个数最少。
     * 
     * 示例 1:
     * 
     * 输入: n = 12
     * 输出: 3 
     * 解释: 12 = 4 + 4 + 4.
     * 示例 2:
     * 
     * 输入: n = 13
     * 输出: 2
     * 解释: 13 = 4 + 9.
     * @param n
     * @return
     */
    public int numSquares(int n) {
        return n;
    }
    
}